Вчені визначили «неврологічні патерни» свідомості

Нове дослідження з використаннямфункціональної магнітно-резонансної томографії (fMRI) показує, що картина мозку людини, що знаходиться у вегетативному стані або стані мінімальної свідомості відрізняється від картини активності мозку людини, що знаходиться в свідомості, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science Advances міжнародною командою нейробіологів. Результати їх роботи показують, що на відміну від пацієнтів, що знаходяться в напівнепритомному стані, мозок здорової людини демонструє високу динаміку і істотно більш складну коннективність.

«Результати дослідження демонструютьістотний прогрес у визначенні «відбитків» свідомості в мозку », - говорить нейробіолог Аніл Сет з Сассекського університету, який не брав участь в цьому дослідницькому проекті. - «Ця робота відкриває нові двері у визначенні свідомих і несвідомих станів при різних умовах».

Людина може перебувати в стані тимчасовоївтрати свідомості (наприклад, під час сну або анестезії) або в повному несвідомому стані, наприклад, при отриманні травми мозку. Але незважаючи на те, що несвідомість визначається як нездатність мозку реагувати на подразники, подібна поведінка не завжди є результатом несвідомого стану, говорять результати деяких досліджень. Наприклад, в практиці медицини спостерігалися випадки, коли мозок пацієнтів, на перший погляд ніяк що не реагує на подразники, насправді демонстрував активність аналогічну тій, що властива мозку людини, що знаходиться в свідомості - їм говорили уявити, як вони виконують якусь фізичну задачу , наприклад, грають у теніс. Така психічна реакція при відсутності фізичного відповіді носить назву когнітивно-моторного дисонансу.

Подібні спостереження змушує вчених продовжувати дослідження, спрямовані на розуміння того, що відбувається з людським мозком під час свідомого і несвідомого стану.

У деяких попередніх дослідженнях моніторингелектричної активності мозку за допомогою електроенцефалографії у людей, що знаходилися в стані сну, під впливом анестезії або після випробуваною черепно-мозкової травми, виявляв в мозкових хвилях певні патерни, які вчені пов'язують з свідомістю. Однак електроенцефалографія не дає можливості отримати повну просторову інформацію про активність мозку, говорить Джакобо Шіттім з Паризького інституту досліджень головного і спинного мозку. У свою чергу за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії "тепер ми знаємо, звідки з'являються ці патерни», говориться в новому дослідженні.

Шіттім з колегами за підтримки трьох медичнихустанов в Парижі, Нью-Йорку і бельгійському Льєжі провели МРТ-сканування 47 здоровим людям, а також 78 пацієнтам, які перебувають у вегетативному стані (unresponsive wakefulness syndrome, UWS), при якому спостерігається відсутність реакцій з збереженням циклу сну-неспання (людина лежить з відкритими очима, але абсолютно не реагує на подразники), а також зі станом мінімальної свідомості (MCS), коли людина може стежити очима за об'єктами, але не може передавати свої почуття і думки.

Комп'ютерний аналіз даних МРТ-сканування,отриманих на основі близько 400 зображень тривалістю близько 20 хвилин кожне для кожного учасника спостережень, виявив чотири закономірності (патерну) або характеру активності мозку. При цьому, як відзначають дослідники, ймовірність прояву двох певних патернів при скануванні безпосередньо залежала від встановленого людині діагнозу.

Наприклад, у здорових людей істотно частіше, ніжу пацієнтів виявлявся «перший характер активності», що характеризується високою просторовою складністю і міжрегіональної коннективність відділів мозку, що свідчить про координацію роботи всього мозку. З іншого боку, у пацієнтів з діагнозом UWS перший патерн активності проявлявся дуже рідко, а ось «четвертий», що характеризується зниженою просторової складністю і міжрегіональної коннективність, навпаки, спостерігався найчастіше. Пацієнти зі станом мінімальної свідомості (MSC) в цілому демонстрували усереднену активність мозку, перебуваючи десь посередині між двома групами. Прояви другого і третього паттерна активності спостерігалися серед всіх груп учасників дослідження.

Після цього вчені провели аналіз активностімозку іншої групи людей, що складалася з 11 пацієнтів однієї з канадських лікарень. І знову ж таки МРТ-сканування показало наявність певних характерів мозкової активності. У шести пацієнтів з UWS найчастіше спостерігався четвертий патерн активності, у решти п'яти, у яких відзначався когнітивно-моторний дисонанс, найчастіше виявлявся перший патерн активності, підтверджуючи тим самим висновки попередніх досліджень (про які йшлося на початку статті), які вказували на наявність свідомості у таких пацієнтів.

Перший (зліва) і четвертий (праворуч) патерни мозкової активності, виявлені за допомогою МРТ-сканування

За словами нейробіолога Трістана Бекінштейна зКембриджського університету, при такій складній вибірці (пацієнти з різним станом активності мозку, різні медичні установи, різне устаткування, яке використовувалося для дослідження) «ймовірність невдачі дослідження була дуже високою». Однак результати виявилися «гранично послідовними», зазначає вчений.

Можливість ідентифікації сигнатур свідомості інесвідомості може допомогти медикам і родичам прийняти складний вибір на користь продовження або відмови від підтримки життя тяжкохворих пацієнтів, вважає анестезіолог Ентоні Хадец з Мічиганського університету. Крім того, така можливість дасть змогу швидше зрозуміти ефективність або неефективність тих чи інших методів лікування і реабілітації.

«У кінцевому підсумку все це веде до кращого розуміютого, що відбувається в мозку таких пацієнтів в порівнянні з мозком здорових людей і тих, хто знаходиться в стані свідомості. З цієї позиції дане дослідження робить великий крок вперед », - додає Хадец.

Обговорити результати дослідження нейробіологів можна в нашому Telegram-чаті.